[发明专利]一种制备环碳酸酯的方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化合物的制备技术领域，具体涉及一种环碳酸酯的制备方法。

背景技术

 环碳酸酯是一类良好的极性非质子溶剂，可以用作锂电池的电解液，工业上也可用作聚合单体（例如合成聚氨基甲酸乙酯）以及药物中间体等等。因此研究环碳酸酯的合成具有重要的应用价值。

二氧化碳作为一种主要的温室气体，其对环境的影响引起了社会的广泛关注。二氧化碳具有价廉、无毒、不可燃、资源丰富等特点，通过二氧化碳的化学转化，实现二氧化碳的资源化利用，不仅可以解决它引起的温室效应问题，而且可以变废为宝。

事实上，二氧化碳可作为一种非常有价值的有机合成原料。利用二氧化碳和环氧烷反应制备环碳酸酯，一方面可以有效利用二氧化碳合成有价值的有机化工产品；另一方面这一反应具有很高的原子经济性，符合绿色化学原则。因而具有很重要的意义。然而因其热力学稳定性，利用二氧化碳作为原料往往需要高温高压等较为苛刻的反应条件，已有的研究表明在反应体系中加入催化剂可以降低反应的活化能，提高反应的活性。目前，对二氧化碳和环氧烷反应有催化效果的催化剂有很多种，主要有过渡金属化合物以及主族金属化合物作为催化剂。

2001年，T. Nguyen课题组报道环氧丙烷摩尔量1%的(Salen)Cr(III)与4-(N,N-二甲基)吡啶在75℃、3.5bar CO₂压力下催化CO₂与环氧丙烷反应制备环碳酸酯，反应1.5小时可达100%收率，但该方法不适用于位阻较大的双取代环氧烷，底物适用范围窄，并且催化剂用量较大（参见：R. L. Paddock and S. T. Nguyen, J. Am. Chem. Soc., 2001, 123, 11498）；2007年，Michael North课题组报道氧化苯乙烯摩尔量2.5%的(Salen)Al化合物与四丁基溴化铵常温常压下催化CO₂与氧化苯乙烯反应制备环碳酸酯，反应24小时可达98%的收率，但反应催化剂用量大，并且反应对于位阻较大的双取代环氧烷活性较低或者没有活性（参见： J. Meléndez, M. North, and R. Pasquale, Eur. J. Inorg. Chem., 2007, 3323）；2010年，Arjan W. Kleij课题组报道Zn(Salphen)化合物与四丁基碘化铵在45℃，10bar CO₂压力，二氯甲烷为溶剂下催化CO₂与1,2-环氧己烷反应，生成环碳酸酯，18小时可以达到80%的收率，该体系反应条件虽然温和，但需要有毒的二氯甲烷做溶剂，而且反应对双取代环氧烷没有活性（参见：A. Decortes, M. M. Belmonte, J. Benet-Buchholz and A. W. Kleij, Chem. Commun., 2010, 46, 4580）；2013年，Arjan W. Kleij等人报道了铝化合物与四丁基碘化铵在90℃，CO₂压力为10大气压，催化CO₂与环氧丙烷反应制备环碳酸酯，2小时可达96%的收率，该体系具有较好的催化活性，但是该催化剂中所用配体的合成分离比较复杂，收率只有21%（参见：C. J. Whiteoak, N. Kielland, V. Laserna, E. C. Escudero-Ada ?n, E. Martin and A. W. Kleij, J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 1228）。

现有方法能够制备出环碳酸酯，但是存在反应需要高压（大于10大气压）、高温（大于100℃）、反应需要有毒溶剂（如二氯甲烷）、催化剂合成复杂且收率低等不足；并且现有反应体系的底物适用性窄，对双取代环氧烷的活性低甚至没有活性。因此寻找一种原料来源简单、符合绿色化学要求、反应条件温和、普适性好的制备方法以高效地合成环碳酸酯是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备环碳酸酯的方法，其具有催化剂合成简单、收率高、反应条件温和的优点；并且反应底物广，不仅适合单取代环氧烷，还适用于双取代环氧烷。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：